Gázok hőtágulásának kísérleti vizsgálata
Vizsgáljuk meg, hogyan függ a gázok térfogata a hőmérséklettől, ha a vizsgált állapotokban a nyomás megegyezik. Tehát állandó nyomás mellett tanulmányozzuk a gáz térfogatváltozását melegítés (vagy hűtés) közben. Ezt nevezzük a gázok hőtágulásának.
A méréseket Melde-csővel végezhetjük, amit tartsunk mindig függőleges helyzetben, így biztosíthatjuk azt, hogy a Melde-csőbe zárt levegő nyomása állandó
maradjon. A Melde-csövet helyezzük változtatható hőmérsékletű folyadékot tartalmazó főzőpohárba.
Olvassuk le a bezárt levegőoszlop hosszát (amit a térfogat mérőszámának tekinthetünk) és a folyadék hőmérsékletét is. Ezt a hőmérsékletet akkor tekinthetjük a bezárt levegő hőmérsékletének, ha elegendő időt várunk minden leolvasás előtt, hogy a hőmérsékleti egyensúly beálljon.
A méréseket végezzük el különböző Melde-csövekkel, melyekben legyenek eltérőek a kezdeti (szobahőmérsékleti) bezárt levegőoszlop hosszak, valamint különbözzenek a levegő feletti higanyoszlop hosszak is. Ilyen módon változtathatjuk a vizsgált levegő mennyiségét, valamint az egy-egy cső esetén állandónak tartott nyomás értékét is.
A Melde-csövekkel végzett mérések eredményét grafikonon jeleníthetjük meg, vagyis a bezárt levegőoszlop hosszát ábrázolhatjuk a hőmérséklet függvényében.
A grafikon alapján fontos következtetéseket vonhatunk le. Először is a mérési pontokra kielégítő pontossággal minden esetben egyenesek illeszthetők, vagyis a gázok állandó nyomás melletti hőtágulása lineáris: a gáz térfogata a hőmérséklet lineáris függvénye.
A gázok hőtágulásának nagyon érdekes tulajdonságát vehetjük észre, ha a grafikonokon található egyeneseket szaggatott vonallal meghosszabbítjuk az alacsonyabb hőmérsékletek felé. Az egyenesek ugyanabban a pontban metszik a hőmérséklet-tengelyt, függetlenül attól, hogy mennyi gázt vizsgáltunk és milyen értéken tartottuk állandónak a nyomást. Ha más gázoknak is megmérjük állandó nyomás mellett a hőtágulását, akkor a levegővel teljesen megegyező viselkedést találhatunk. A metszésponti hőmérséklet: −273 °C.